Мальчик вращает камень, привязанный к веревке длинной 0,5 м в вертикальной плоскости так, что частота вращения 3об/с. На какую высоту взлетел камень, если камень оборвался в тот момент, когда скорость была направлена под углом 30 градусов к вертикали?
Дано: S = 0,5 мм²; ρ = 0,028 Ом·мм²/м; U = 220 B; I = 3 A.
Найти: L = ?
Сопротивление проволоки: R = U/I = 220 : 3 = 73 1/3 (Ом)
Так как R = ρL/S, то:
L = RS/ρ = 73 1/3 · 0,5 : 0,028 ≈ 1309,5 (м)
ответ: ≈ 1309,5 м.
Теоретически, из любого металла можно сделать спираль нагревательного элемента, однако, намного проще использовать для этого материалы с высоким удельным сопротивлением, - например, нихром. При том же сечении и сопротивлении длина нихромовой проволоки будет в 37 раз меньше, чем алюминиевой, что, все-таки, существенно сократит размеры самого нагревательного элемента.
Как видно из решения, перед вычислением длины проволоки необходимо найти ее сопротивление.
Эта величина равна 73 1/3 Ом
Разделим путь полета тела на разные промежутки.
Пусть до последних четырех секунд тело пролетело S₁ м, за предпоследние две секунды тело пролетело S₂ м, а за последние две секунды S₃ м.
Рассмотрим конкретно участки S₂ и S₃.
Время t₂ = t₃ = 2 с ;
Ускорение g = 10 м/с² ;
Начальные скорости v₀₂ и v₀₃ разные. Найдем v₀₂, то есть скорость падения в момент начала пути S₂.
Мы знаем, что S₃ = 2S₂.
Найдем сумму этих путей, понимая, что сумма этих путей это S₂₃, где
t = 4 с ; g = 10 м/с^2 ; v₀ = v₀₂ ;
и одновременно подставим все данные значения:
S₂ = 20 + 20 = 40 м
S₃ = 2S₂ = 80 м
Мы знаем, что путь S₁ тело пролетело с ускорением g и набрало скорость от v₀₁ = 5 до v₀₂ = 10 м/с.
По формуле:
S₁ = 3,75 м
Время за первую часть полёта:
t₁ = 0,5 с
Общий путь (высота, с которой сбросили тело):
h = S = S₁ + S₂ + S₃ = 3,75 м + 40 м + 80 м = 123,75 м
Общее время (время падения):
t = t₁ + t₂ + t₃ = 0,5 с + 2 с + 2 с = 4,5 с
1) h = 123,75 м
2) t = 4,5 с